Спеченный при атмосферном давлении карбид кремния — это неметаллический карбид с ковалентной связью кремния и углерода, по твердости уступающий только алмазу и карбиду бора. Химическая формула — SiC. Кристаллы бесцветные, при окислении или наличии примесей имеют синий и черный цвет. Деформация карбида кремния со структурой алмаза обычно называется наждаком. Твердость наждака близка к алмазной, он обладает хорошей термической стабильностью, устойчив к водным растворам гидроксикислот и концентрированной серной кислоте, но неустойчив к смешанным кислотам или фосфорным кислотам, концентрированной водородной и азотной кислотам. В щелочной среде, в условиях полой атмосферы, он подразделяется на синтетический и природный карбид кремния. Природный карбид кремния, известный как карбонит, в основном встречается в кимберлитах и вулканических амфиболитах, но его количество невелико, и он не представляет ценности для добычи.
Промышленный карбид кремния, спеченный при атмосферном давлении, представляет собой смесь α-SiC и β-SiC и бывает двух цветов: черного и зеленого. Чистый карбид кремния бесцветен, примеси черного, зеленого, синего и желтого цвета. Имеет гексагональную и кубическую структуру, кристаллы пластинчатые, составные столбчатые. Обладает стеклянным блеском, плотностью 3,17–3,47 г/см³, твердостью по Морзе 9,2, температура плавления под микроскопом составляет 30380–33320 МПа: при атмосферном давлении начинает дифференцироваться при 2050 °C, при восстановлении атмосферы — при 2600 °C. Коэффициент упругости составляет 466–480 МПа. Предел прочности на растяжение — 171,5 МПа. Предел прочности на сжатие — 1029 МПа. Коэффициент линейного расширения (25–1000) 5,010–6/. Теплопроводность (20) составляет 59 Вт/(м·К). Химическая стабильность: не разрушается при кипении в HCl, H2SO4, HF.
В зависимости от области применения, спеченный при атмосферном давлении карбид кремния подразделяется на абразивный, огнеупорный, раскислительный, электротехнический и т. д. Содержание SiC в абразивном карбиде кремния должно быть не менее 98%. Огнеупорный карбид кремния подразделяется на: (1) высококачественный черный карбид кремния, содержание SiC в котором точно такое же, как в шлифовальном карбиде кремния; (2) высококачественный черный карбид кремния, содержание SiC более 90%; (3) содержание черного карбида кремния и SiC в низкосортных огнеупорах не менее 83%. Содержание карбида кремния и SiC, используемого в раскислителе, обычно должно быть выше 90%. Однако в качестве раскислителя для сталеплавильных печей также может использоваться углеродистый углеродсодержащий карбид кремния с содержанием более 45%. Карбид кремния для раскислителя выпускается в двух формах: порошковой и в виде формовочных блоков. Порошковый раскислитель на основе черного карбида кремния обычно имеет размер частиц от 4 до 0,5 мм и от 0,5 до 0,1 мм.
В электроэнергетике карбид кремния делится на две основные категории.
(1) Зеленый карбид кремния, используемый для электрических нагревательных элементов, по сути тот же, что и зеленый карбид кремния, используемый для шлифовки.
(2) Карбид кремния для разрядника имеет особые требования к электрическим функциям, которые отличаются от требований к черному карбиду кремния для шлифовки огнеупоров.
Использование спеченного при атмосферном давлении карбида кремния
Изделия из спеченного при атмосферном давлении карбида кремния обладают особыми свойствами, такими как высокая термостойкость, износостойкость, термостойкость, огнестойкость, радиационная стойкость, отличная электро- и теплопроводность и т. д., и широко используются в различных отраслях национальной экономики. В Китае зеленый карбид кремния в основном используется в качестве абразива. Черный карбид кремния используется для изготовления шлифовальных камней, которые часто применяются для резки и шлифовки материалов с низкой прочностью на растяжение, таких как стекло, керамика, камень, огнеупоры, а также для шлифовки деталей из чугуна и цветных металлов. Шлифовка с использованием зеленого карбида кремния в основном применяется для шлифовки твердых сплавов, титановых сплавов, оптического стекла, а также для шлифовки гильз цилиндров и инструментов из быстрорежущей стали. Кубический карбид кремния используется только для сверхточной шлифовки миниатюрных подшипников. Износостойкость турбинных рабочих колес может быть значительно улучшена путем нанесения на них порошка SIC методом гальванического покрытия. Использование механического давления для прижима кубического SiC200 и микропорошка W28 к стенке цилиндра двигателя внутреннего сгорания позволяет более чем вдвое увеличить срок службы цилиндра.
Дата публикации: 16 июня 2023 г.